KR20040015717A - 디바이스의 패터닝 - Google Patents

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Abstract

유기 스위칭 디바이스 또는 부분적으로 유기물인 스위칭 디바이스를 형성하기 위한 방법을 제공하며, 이 방법은 솔루션 공정과 직접 프린팅에 의해 도전층, 반도체층, 절연층, 또는 표면 변형층을 증착하는 단계와; 그리고 포커싱된 레이저빔에 노광시킴으로써 이들 층들의 고해상도 패턴을 정의하는 단계를 포함한다.

Description

디바이스의 패터닝{PATTERNING OF DEVICES}
최근 반도체 컨쥬게이션 폴리머(semiconducting conjugated polymer) 박막 트랜지스터(thin-film transistor: TFT)가 저렴한, 플라스틱 기판에 집적된 논리 회로(C. Drury 등, APL 73, 108(1998))와 고해상도 능동 매트릭스 디스플레이의 광전기적 집적 디바이스 및 픽셀 트랜지스터 스위치(H. Sirringhaus 등, Science 280, 1741(1998))에서의 응용들에 관심을 끌고 있다. 폴리머 반도체와, 무기 금속 전극들 및 게이트 유전체층들을 구비한 시험 디바이스 구성(test device configurations)에서, 고성능 TFT들이 보여져 왔다. 최대 0.1cm2/Vs의 전하 캐리어 이동도(charge carrier mobilities) 및 106내지 108의 온-오프 전류비에 이르게 되었는 바, 이는 비정질 실리콘 TFT(amorphous silicon TFT)들의 성능과 비교될 수 있다(H. Sirringhaus 등, Advances in Solid State Physics 39, 101(1999)).
폴리머 반도체들의 이점들 중 하나는 간단하고 저렴한 솔루션 공정을 제공한다는 것이다. 그러나 모든 폴리머(all-polymer) TFT 디바이스 및 집적 회로들은 폴리머 컨덕터, 반도체 및 절연체들 측면 패턴(lateral pattern)을 형성하기 위한 능력을 요구한다. 포토리소그래피(WO 99/10939 A2), 스크린 프린팅(Z. Bao 등, Chem. Mat. 9, 1299(1977)), 소프트 리소그래픽 스탬핑(soft lithographic stamping)(J.A. Rogers, Appl. Phys. Lett. 75, 1010(1999)), 마이크로몰딩(micromoulding)(J.A. Rogers, Appl. Phys. Lett. 72, 2716(1998)), 그리고 직접 잉크젯 프린팅(H. Sirringhaus 등, UK 0009911.9) 등과 같은 다양한 패터닝 기술들이 보여져 왔다.
많은 직접 프린팅(direct printing) 기법들이 TFT의 소스 전극 및 드레인 전극을 정의하기 위해 요구되는 패터닝 해상도를 제공할 수 없다. 적절한 구동 전류와 스위칭 속도를 얻기 위해, 10㎛보다 작은 채널 길이가 요구된다. 잉크젯 프린팅의 경우, 달성할 수 있는 해상도는 노즐에서의 분사 조건을 변경함으로써 발생되는 잉크방울 진행 방향(droplet flight direction)의 우연한 변동(accidental variations)과 기판상의 제어되지 않는 잉크방울의 퍼짐에 의해, 20 내지 50㎛로 제한된다.
이 해상도 한계는 서로 다른 표면 자유 에너지(surface free energy) 영역을 포함하는 미리 패터닝된 기판상에 프린팅함으로써 해결되었다(H. Sirringhaus 등, UK 0009915.0). 도전 폴리머의 수성(water-based) 잉크 방울들이 소수성(hydrophobic) 표면 구조의 좁은 반발 영역(regions of repelling)을 포함하는 기판위에 프린팅되면, 잉크방울의 퍼짐은 제한될 수 있고, 단 5㎛의 채널 길이를 가진 트랜지스터 채널들이 소스 전극과 드레인 전극간의 우연한 쇼트(short) 없이 정해질 수 있다. 소수성 장벽은 예를 들면, 소수성 폴리머의 포토리소그래피나, 또는 자기 조립 모노레이어(self-assembled monolayer)의 소프트 리소그래픽 스탬핑에 의해 여러가지 방식으로 정해질 수 있다.
본 발명은 유기 전자 디바이스(organic electronic device)와 같은 디바이스들과, 이와 같은 디바이스들을 형성하기 위한 방법들에 관한 것이다.
이제 본 발명이 첨부된 도면을 참조로 예시로서 기술될 것이다.
도 1은 광 흡수층을 이용하여 열적 유도 용해도 변화(solubility change)에 의한 전기적 활성 폴리머 패턴의 직접 기입의 개략도를 보인다.
도 2는 광 흡수층 없이 광 유도 용해도 변화에 의한 폴리머 패터닝의 개략도를 보인다.
도 3은 전기적 활성 폴리머의 직접 프린팅에 의해 후속되는 광 유도 용해도 변화에 의한 표면 변형층(surface modification layer)의 패터닝의 개략도를 보인다.
도 4는 프린팅이 완성된 폴리머 TFT 디바이스의 개략도를 보인다.
도 5는 전기적 활성 폴리머의 직접 프린팅에 의해 후속되는 표면 변형층의광 유도 탈착(desorption)의 개략도를 보인다.
도 6은 전기적 활성 폴리머의 직접 프린팅에 의해 후속되는 광 촉진 표면 화학 반응의 개략도를 보인다.
도 7은 자기 조립된 모노레이어의 선택적인 증착 및 전기적 활성 폴리머의 직접 프린팅에 의해 후속되는 광 유도 두께 변화의 개략도를 도시한다.
도 8은 전기적 활성 폴리머의 직접 프린팅에 의해 후속되는 표면 변형층의 광 유도 전사의 개략도를 도시한다.
도 9는 패턴을 만들도록 레이저 빔 아래의 기판의 스캐닝 동작(scanning motion)의 개략도를 도시한다.
도 10은 개별 레이저 다이오드들의 어레이(a) 또는 단일 레이저 원(b)으로부터 발생된 레이저 스폿들의 어레이의 개략도를 도시한다.
도 11은 레이저 스폿 어레이 아래를 이동하는 큰 유연한 기판의 릴-릴 패터닝(reel-to-reel patterning)의 개략도를 도시한다.
도 12는 열 프린팅에 의한 표면 에너지 패턴의 미세 피쳐 선명도(fine feature definition) 및 직접 프린팅에 의한 거친 패터닝(coarse patterning)과(a)연속된 라인들 및(b)비연속적인 상호 연결된 라인들의 조합을 도시한다.
도 13은 평행한 표면 에너지 장벽들의 단순한 어레이로부터의 고해상 선명도의 채널들을 갖는 트랜지스터의 능동 매트릭스 어레이(active matrix array)를 보인다.
도 14는 잉크젯 에칭에 의해 작은 비아 홀들의 제작에 제한을 제공하기 위한표면 변형층의 이용의 개략도를 보인다.
도 15는 이동하는 기판 아래의 정렬 마크(a) 및 오직 x 방향으로만 변화함으로써 절대적 위치 결정을 허용하는 정렬 마크 디자인의 광학적 검출에 의한 기판 배열의 개략도를 보인다.
도 16은 일정 범위의 초점높이들에 대하여 레이저 영상화 폴리이미드 라인폭들과 수평 및 수직으로 프린팅된 라인폭들을 비교하는 실험 데이터를 나타낸다. 수직 라인폭의 경우 한 데이터 지점 이외에는 모두 5㎛보다 작다. 수평라인은 수직라인 보다 최대 3의 팩터(factor)만큼 일관되게 더 넓다.
도 17은 수직으로 프린팅된 레이저 영상화 폴리이미드 라인의 현미경 영상을 나타낸다. 수직라인은 380mJ/㎠의 도우즈로 프린팅된다. 도면의 상측 절반의 라인폭은 약3.5㎛이다.
도 18은 수평으로 프린팅된 레이저 이미지화 폴리이미드 라인의 현미경 이미지를 나타낸다. 수평라인은 380mJ/㎠의 도우즈(dose)로 프린팅된다(도 1과 동시에 영상화됨). 라인폭은 약7㎛로서 수직라인의 2배이다.
도 19는 얻어진 가장 좁은 레이저 영상화 폴리이미드 라인의 현미경 영상을 나타낸다. 이들 수직 영상화 라인들(380mJ/㎠로 20분 동안 현상됨)은 2㎛폭으로 감소된다.
도 20은 대각선 방향의 레이저 영상화 폴리이미드 라인의 현미경 영상을 나타낸다. 채널 폭을 중가시키기 위해 의도적이 아닌 정규의 톱니형 에지들(레이저 광 스폿 사이즈에 의해 기인됨)이 사용될 수 있다.
도 21은 프린팅 및 러빙(rubbing)된 폴리이미드 라인의 상부에 단축(uniaxial)으로 정렬된 반도체 폴리머(F8T2)의 교차된 편광자들 하에서 찍은 광학 현미경 영상을 나타낸다. 휘도 콘트라스트의 영역은 F8T2가 하부의 폴리이미드 라인의 러빙 방향을 따라 단축으로 정렬되는 곳이다. 정렬은 F8T2막을 10분 동안 150℃에서 어닐링(annealing)함으로써 달성된다.
도 22는 게이트 전극을 소스-드레인 전극과 최소로 중첩하게 한정하기 위한 자기정렬과정을 나타낸다.
본 발명의 실시예들은 트랜지스터 디바이스들을 정하기 위한 전기적 활성 폴리머(electroactive polymer) 패턴들이 직접 레이저 영상 기법들(direct laser imaging techniques)에 의해 마이크로미터 해상도로 프린트될 수 있는 방법들에 관한 것이다. 이 방법은 기판상에 포커싱되는 레이저 빔 어레이의 스캐닝에 기초한다. 포커싱된 광 스폿(light spot)들은 전기적 활성 폴리머층 또는 표면 변경 템플릿층(surface modification template layer)의 특성들의 국부적 변화를 유발한다. 그러한 국부적 변화들은 전기적 활성 폴리머의 고해상도 패턴을 만드는데 사용될 수 있는 여러가지 방법들이 본 명세서에서 보여진다. 본 발명의 바람직한 실시예에서, 레이저광은 적외선 파장이며, 국부적인 가열 효과(local heating effect)를 유발한다. 대안적으로는, 광은 화학적 구조의 국부적 변화나 또는 광자(photon)의 흡수에 따른 분자의 국부적 활성을 유발하는 가시광선 또는 자외선 파장일 수 있다. 적외선 광은, 에지 선명도(edge definition)를 뚜렷하게 하거나 또는 패터닝될 필름의 광 유도 열화(light-induced degradation)를 적게 하는 것이 필수적인 경우 특히 유용하다. 반대로, 가시광 또는 자외선 광은 높은 공간 해상도(high spatial resolution)가 광 파장의 정도에 따라 회절한계에 도달할 필요가 있는 경우에 유용하다.
CTP 영상(computer-to-plate imaging) 기법들이 오프셋 프린팅(offset printing)을 위한 프린팅 플레이트(plate)들을 제조하기 위한 그래픽 아트 산업에 사용된다. 프린팅 플레이트들은 알루미늄(aluminium) 또는 폴리에스테르(polyester)로 만들어 지며, 적절한 감광성층(light-sensitive layer)들로 코팅된다. 이 플레이트들은 잉크를 밀어내는 친수성(hydrophilic)의 비영상 표면 영역(non-image surface region)들과, 잉크를 끌어당기는 친유성(lipophilic) 영상 영역들이 준비되어야 함을 필요로 한다. 프린팅기 상에서, 친수성 영역들은 수성의 습수액(fountain solution)으로 축여진다. 전형적인 프린팅전의 플레이트세터(platesetter)에서, 플레이트 코팅은 레이저 스폿의 어레이를 이용하여 노광된다. 초기의 CTP 시스템은 자외선 및 가시광선 광을 사용하였으나, 최근 몇 년간 적외선 레이저(일반적인 파장들이 830nm 또는 1046nm이다) 스폿들의 어레이를 이용하는 열 영상(thermal imaging)이 보다 보급되어 왔다. 이는 열 영상이 보다 뛰어난 영상 선명도를 제공하고 일광 또는 실내광 노광에 대한 감도(sensitivity)를 감소시키기 때문이다. 여러가지 기법들이 영상 패턴을 광감성 코팅층으로 전송하는데 사용된다. 대부분의 가시광선 및 자외선 기반 시스템들은 종래의 Ag 핼라이드 현상(Ag halide development)에 기초한다. 열 영상은 후속의 알카라인 용액 수조에서 영상의 현상을 허용하는 포토폴리머의 화학적 구조의 가열 유도성 변형(heat-induced modifications)에 기초한다. 이것의 예는 Kodak Polychrome Graphics로부터의 열 프린팅 플레이트/830(Thermal Printing Plate/830)이다. 열 플레이트들에대한 전형적인 감도들은 100 내지 150mJ/cm2의 정도이며, 이는 노광시 650℃를 넘는 기판 온도로 변화한다. 미처리 플레이트들(processless plates)은 친유성 은(lipophilic silver) 층과 같은 얇은 코팅층의 삭마/증발(ablation/vaporisation)에 기초한다. 미처리 플레이트들은 후속의 화학적 현상(chemical development)을 필요로하지 않지만, 전형적으로 더 높은 노광 온도를 필요로 한다. 예가 Agfa사로부터의 Mistral 플레이트이다.
직접 레이저 영상을 위한 전형적인 플레이트세터는, 광섬유들(25)과 연결되고 원거리 영상 보정(telecentric) 렌즈 시스템(4)을 이용하여 프린팅 플레이트의 표면에 포커싱되는, 개별적으로 제어되는 레이저 다이오드들(5, 5', 5")의 선형 어레이로 구성된다(도 10(a)). 대안적으로는, 원통형 렌즈 어셈블리(cylindrical lens assembly)(4)에 연결된 무초점 레이저 원(unfocused laser source)(5)과, 디지털 미러 디바이스의 어레이 또는 액정 어레이 등과 같은 공간 광 변조기(spatial light modulator)(24)가 사용될 수 있다. 편향기(deflector) 플레이트들과 연결된 2차원 공간 광 변조기가 프린팅 속도를 높이는데 사용될 수 있다(US 6208369). 직접 레이저 영상은 종이에 프링팅하기 위한 프린팅 플레이트 제조에 보편적이다.
상기 설명으로부터, 전기적 활성 트랜지스터 회로들의 제작에 열 프린팅 기술의 직접 적용은 가능하지 않다는 것이 명백하다. 열 영상기(thermal imagers)에 사용되는 노광 온도들은 폴리머 트랜지스터 회로들의 제작과 호환되지 않는다. 대부분의 폴리머 재료들은 250~300℃보다 높은 온도로 가열되는 경우 현저히 열화된다. 또한, 전기적 활성 회로들의 경우 패터닝될 층은 회로의 부분을 형성하고, 광빔들이 포커싱되는 기판은 그 위에 증착된 전기적 활성 폴리머 물질들의 몇몇 층을 이미 포함할 수 있다. 반대로, 프린팅 플레이트는 전송될 잉크/토너가 최종 기판에 전사 되도록 하는 매개 캐리어이며, 프린팅 플레이트위에 패터닝될 희생층(sacrificial layer)은 그 자체로 최종 영상의 부분이 되지 않는다. 하기 기술되는 바와 같이, 이러한 중요한 차이점들은, 능동 전기 회로들의 제작이 프린팅 플레이트들의 그것보다 더욱 어렵게 만드는 엄격한 온도 요건, 안정성 요건 및 두께 요건을 요구한다.
본 발명 및 그 바람직한 양상들은 첨부된 청구항들에 제시된다.
본 발명의 일 실시예는 저온 레이저 영상 방법에 관한 것으로, 이 방법은 기판(1)의 상부에 연속 박막으로서 용액으로부터 코팅된 전기적 활성 폴리머 막(3)을 직접 패터닝하기 위한 방법이다. 용액으로부터 박막을 증착하기 위한 적합한 증착 기술로는 스핀 코팅(spin coating), 블레이드 코팅(blade coating), 압출 코팅(extrusion coating) 또는 스크린 프린팅과 같은 기타형의 프린팅이 있다. 파장 λ의 일정한 세기의 레이저빔을 샘플(시료)에 포커싱하여 전기적 활성 폴리머의 용해도 특성에 있어 국부적인 변화를 유도시킨다. 용해도 특성의 변화는 폴리머의 국부적인 가열에 의해 일어나게 하는 것이 바람직하다. 광빔은 전기적 활성 폴리머에 최소의 손상을 유발하는 적외선 파장이 바람직하다. 만일 조사시에 폴리머가 그의 비조사 형태에서 용해성인 특정 용제에서 불용성이 될 경우, 방사에 국부 노광 후, 이 용제의 수조 내에서 폴리머막을 세정함으로써 패턴이 생성될 수 있다. 상기 막이 노광된 영역들에서만, 기판 상에 폴리머 물질이 남게될 것이다. 샘플에 대해레이저빔을 주사함으로써 패턴들이 기입(write)될 수 있다.
레이저광을 효율적으로 흡수하기 위해, 광흡수층(2)을 전기적 활성 폴리머(도 1)와 직접 접촉하는 상태로 증착할 수도 있다. 그 광흡수층은 사용되는 레이저 파장에 대해 강한 흡수단면을 갖는 것이 바람직하다. 이것은 용액으로부터 증착되는 것이 좋지만 전기적 활성 폴리머를 증착하는 용제에서 용해되지 않는 것이 바람직하다. 광흡수청은 전기적 활성 폴리머 이전 또는 이후에 증착될 수도 있다. 광흡수층은 바인더(결합제) 폴리머 매트릭스(binder polymer matrix) 또는 단순히 금속막 내로 혼합되는 염료 분자(dye molecule)로 구성되어도 좋다. 그 염료 분자는 또한 염료/폴리머 혼합물로부터 용액 증착에 의해 전기적 활성 폴리머 내로 직접 혼합되어도 좋다. 대안적으로, 레이저 파장은 추가의 광 흡수제의 요구 없이 전기적 활성 폴리머 내에 직접 광이 흡수될 수 있도록 선택된다(도 2). 많은 폴리머들은 적외선 활성분자 내의 진동과 그러한 진동의 하모닉 오버톤(harmonic overtone)으로 인하여 중간- 및 근-적외선 스펙트라 범위 내에서 강한 흡수성을 갖는다.
어떠한 전기적 활성 폴리머들은 열유도 형질변형이 행해져서 상이한 용제들 내에서 그들의 용해도를 크게 변화시키게 된다. 그러한 열유도 변화를 나타내는 중요한 컨쥬게이션된 폴리머로는 폴리스티렌 설포닉 산(polystyrene sulfonic acid)(PEDOT/PSS)으로 양자화(protonated)된 도전성 폴리머 폴리(3,4-에틸렌디옥시치오펜)가 있다. 바이에르 케미컬사(L.B. Groenendaal, et al., Adv. Mat. 12, 487(2000))에 의해 개발된 합성경로(synthesis route)는 중합 체 PSS를 함유하는 수용액에서 에틸렌디옥시치오펜 모노머를 중합한다. 결과로 얻어지는 폴리머용액은수개월의 기간 동안 안정적이므로 PEDOT/PSS의 박막을 스핀 코팅과 같은 기술에 의해 쉽게 증착할 수 있다. 그러나 150-250℃의 온도에 어닐링하여 건조시킨 후에는 PEDOT/PSS막은 더 이상 수용성이 아니다. 그 다음, 포커싱된 레이저 방사에 의한 국부 가열을 사용하여 PEDOT/PSS 패턴을 물, 이소프로판올 또는 아세톤과 같은 용제의 수조에서 현상할 수 있다. 그러한 PEDOT/PSS의 패턴은 폴리머 TFT 장치용 전극으로서 사용될 수 있다. 막의 도전률의 중요한 소망하는 향상이 또한 동반되는 PEDOT/PSS에서의 열유도 용해도 변화 메커니즘은 현재에 충분히 이해되고 있지 못하다. 그것은 서로 긴밀히 접촉하는 양성으로 하전된 PEDOT와 음으로 하전된 PSS 간의 강이온성 상호작용에서 결과되는 PEDOT와 PSS 간의 열유도 상분리(phase seperation)와 관계될 수도 있다. PEDOT/PSS의 경우에 적외선광은 근- 및 중간-적외선에서의 강한 극성의 흡수 특성 때문에 PEDOT 내에 직접 흡수될 수 있다(L.B. Groenendaal, et al., Adv. Mat. 12, 487(2000)).
반도체 폴리후루오린 폴리머들과 같은 여러 가지 다른 컨쥬게이션된 폴리머들은 또한 고체상태에서 폴리머 구조(conformation)의 열유도 변화로 인해 용해도 변화를 나타낸다. 가열에 의해 폴리머 구조는 용액 코팅후, 높은 엔트로피 무질서상태로부터 더욱 정돈된 결정구조를 갖는 낮은 엔트로피상태로 국부적으로 변화될 수 있다. 이 더욱 정돈된 상태에서 대부분의 용제들의 용해도는 감소되며, 현상용액의 주의 깊은 선택에 의해 상기 패턴은 폴리머가 결정상태에 있는 영역들에서 폴리머를 세정함으로써 패턴이 현상될 수 있다.
이 패터닝 기술에 적합한 다른 류의 폴리머들로는, 예를 들어 폴리페닐렌비닐렌 또는 폴리치에닐렌비닐렌 전구체와 같은 상승온도에서 용해성 이탈그룹들의 해리(release)로 인하여, 폴리머 백본(backbone) 화학구조의 열유도 변화를 행하는 전구체 폴리머들이 있다(참조를 위해, 예를 들어 D. Marsitzky 등이 발표한 "Advances in Synthetic Metals", ed. P. Bernier, S. Lefrant, G. Bidan, Elsevier(Amsterdam)p. 1-97(1999)). 전형적인 변환 온도는 200-300℃ 정도이다.
대안적으로, 가교결합 반응(crosslinking reactions)이 사용될 수도 있다. 이 경우에 폴리머는 국부 가열시 막을 불용성 네트워크로 변환시키는 가교결합제와 혼합된다. 적합한 가교결합제의 일 예로서 헥사메톡시메틸멜라민이 있다. 국부 가열의 대안으로서 가교결합은 자외선빔을 사용하여 유도할 수도 있다.
노광하는 동안 전기적 활성 폴리머의 열화를 방지하기 위해 온도를 주의 깊게 최소화하고 장파장의 광을 사용하는 것이 중요하다. 대부분의 컨쥬게이션된 폴리머는 300℃ 이상에서 가열하면 열화하고 특히 가시광과 자외선 노광시에 광유도 산화 되기 쉽다. 이는 적외선 광을 사용하고 레이저 강도와 노광시간을 주의 깊게 최소화함으로써 방지될 수 있다. 그 외에도 노광은 가스성 질소분위기와 같은 불활성 분위기 하에서 수행해도 좋다.
고정밀 xy-변환 스테이지 상에 샘플을 장착하여, 이 샘플에 대해 레이저 광 스폿을 주사한다. 대안적으로, 회전가능 모터 구동 스테이지를 사용하여 광빔을 주사할 수도 있다. 또한 z-방향으로의 자유로운 변환 정도가 광흡수층이 발생되는 층과의 레이저 광 스폿의 초점을 조정하기 위해 필요로 된다. 이러한 식으로 폴리머 패턴은 기판에 직접 기입될 수 있다. 만일 기계적인 스테이지를 컴퓨터에 의해 제어하게 되면, 패턴은 적합한 소프트웨어 패키지를 사용하여 설계될 수 있으므로 개별 마스크 또는 프린팅 플레이트를 제조할 필요 없이 폴리머막에 직접 전사할 수 있다.
WO 99/10939 A2에는 포토마스크를 통해 자외선광(UV)을 노광함으로써 도전 폴리머를 패터닝하는 기술에 대해 설명되어 있다. 포토마스크는 UV광을 차단하는 금속화 영역의 패턴을 포함한다. 이 폴리머는 가교 결합제와 혼합된다. 막이 UV광에 노광되는 영역에서 가교결합반응이 유도되어 폴리머막을 불용성으로 만들므로, 비노광 영역 내의 폴리머는 이후에 세정에 의해 제거될 수 있다. 이 기술은 여러가지 면에서 본원 발명에 제안된 것과 다르다. 우선 상기 기술은 TFT 회로의 각 층뿐만 아니라 TFT 회로 레이아웃을 위한 개별 포토마스크를 필요로 한다. 본 발명의 직접 기입기술에서 패턴은 상이한 포커스 레이저 광 스폿을 온/오프하고 그리고 레이저빔 아래에서 샘플을 주사이동 시킴으로써 형성된다. 본 발명의 기술은 마스크 플레이트의 제조를 요하지도 않으며 마스크 플레이트와 샘플의 물리적인 접촉도 필요 없으므로 유리하다. 그러므로 본 발명의 기술은 입자에 오염되거나 마모되지 않는다. 또한 WO 99/10939 A2에 기술된 방법은 UV광 유도 가교결합반응에 의존한다. 여기에 기술된 방법의 양호한 실시예에 의하면 용해도 변화는 저에너지 적외선광에 의한 열조사/국부가열에 의해 유도된다. UV 노광은 광산화와 같은 공정들을 통해 많은 전기적 활성 폴리머를 열화시키는 반면 많은 컨쥬게이션된 폴리머는 150-300℃까지의 온도에서 양호한 열 안정성을 갖는다.
잘 정의된 에지들을 갖는 패턴을 달성하기 위해 레이저 광 스폿의측면(lateral) 강도 프로파일은 가능한한 좁아야한다. 렌즈 포커싱으로부터, 굴절률의 뚜렷한 비선형 강도 의존성을 갖는 재료를 통해 그 빔을 투과하는 것과 같은 보다 정교한 기술에까지 이르는 레이저빔을 포커싱하기 위한 다양한 기술들이 사용될 수도 있다. 광파장에 의해 결정되는 이론상의 회절한계에 접근하는 직경 d를 갖는 레이저 광 스폿을 실현하는 것이 가능하다. 또한 빔의 강도는 가능한한 작아야 하는 거리 s(즉, s ≪ d)에 걸쳐 최대로부터 제로(0)까지 떨어지게 하는 것이 중요하다. 그래픽 기술산업에서 사용되고 있는 첨단의 열레이저 방식 영상화기는 5-10㎛의 광 스폿의 사이즈를 달성한다. 전형적인 가우시안 빔보다 더 급격하며 1㎛이하 정도의 길이 척도에서 최대 강도로부터 제로 강도까지 감쇠하는 강도 프로파일들이 달성된다. 예를 들면 Creoscitex corporation(www. creoscitex.com)로부터 구입할 수 있는 스퀘어스폿TM플레이트 및 트렌드세터 시스템(Square plate- and trendsetter system) 또는 Agfa(www.agfa.com)로부터 구입할 수 있는 갈릴레오 프레이트세터 시리즈 등이 있다.
본 발명의 또 다른 양상은 UV-레이저의 어레이에 의해 패터닝되는 표면 변형층에 관한 것이다. 기판을 UV-감응표면변형층으로 피복한 다음 포커스 UV-레이저의 어레이로 영상화한다. 그 다음 그 기판을 적절한 현상액에 침지시켜서 패턴을 형성한다.
변형층은 UV-노광 폴리이미드층으로 될 수 있다(예, LCD 디스플레이 제조용 UV-포토리소그래피와 관련하여 사용되는 것들. UV-노광 폴리이미드의 일 예를 들면닛산의 RN-901임). 그러한 UV-폴리이미드는 잘 특징되어 있고, 공지된 최적의 노광을 가지고 있으며 또한 통상의 UV-레지스트 현상제(쉬플리 MF319 등)에서 현상될 수 있다.
표면 변형층을 영상화하기 위한 적절한 UV-레이저의 예가 H.I.Smith 등에 의해 MIT에서 설계된 구역-플레이트 어레이 리소그래피 툴(zone-plate array lithography tool)이다(Journal of Vacuum Science and Technology B, Nov/Dec, 2000에 발행될 Lithographic Patterning and Confocal Imaging with Zone Plates by Dario Gil, Rajesh Menon, D. J. D Carter and H.I.Smith.참조)
ZPAL과 같은 시스템을 채용해서 레이저 어레이 헤드의 일회 통과로 대면적(∼1mm)에 걸쳐 레이저 스폿들의 어레이를 이용하는 350nm 정도의 해상도를 갖는 표면 패터닝이 보여져왔다(D.J.D. Cater, Dario Gill, Rajesh Menon, Mark K. Mondol, H.I.Smith 및 E.H. Anderson에 의해 "진공 과학 및 기술" 잡지 B 17(6), 1999년 11월/12월에 발표된 "구역-플레이트-어레이 리소그래피를 갖는 무마스크 병렬 패터닝")
본 발명의 제2 실시예는 후속의 코팅 또는 프린팅 단계(도 3)에서 전기적 활성 잉크를 직접 증착시킬 수 있는 레이저 영상에 의해 표면 자유에너지 패턴을 발생시키는 방법에 관한 것이다. 기판 상에는 우선 연속 표면 변형층(8)이 증착된다. 그 층은 그의 표면이 기판의 하부보다 상이한 표면 에너지를 갖는 것으로 선택된다. 예를 들어 기판은 유리 기판과 같은 친수성일 수도 있고 표면 변형층은 폴리이미드층과 같이 소수성 폴리머일 수도 있다. 광흡수제가 또한 증착될 수도 있다. 그다음, 상기 층은 상술한 바와 동일한 방식으로 국부적인 가열에 의해 변형된다. 본 발명의 가능한 실시예는 200-350℃의 온도로 국부 어닐링함으로써 불용성 형태로 변환되는 유리 기판 상의 전구체 폴리이미드층이다. 그 다음 그 패턴은 순차적으로 사이클로펜타논과 같은 전구체 형태를 위한 양호한 용제로 상기 막을 세정시킴으로써 현상될 수 있다. 이러한 방식으로 머크사의 ZLI-2650과 같은 종래의 에칭에 의해 통상으로 패터닝되는 폴리이미드 또는 HD 마이크로시스템즈사의 피라린 P12720과 같은 광 영상화 가능 폴리이미디아 등의 광범위의 폴리이미드들이 패터닝될 수 있다. 마찬가지로 전구체 폴리-페닐렌-비닐렌과 같은 전구체 컨쥬게이션된 폴리머층이 사용될 수 있다. 전구체 폴리이미드와 PPV 양자의 특별한 매력적 특징은 그들이 트랜지스터의 능동 반도체 폴리머용 정렬층으로서도 잘 사용될 수 있다는 것이다(이하 설명 참조).
표면 변형층의 패터닝으로 친수성 및 소수성 표면 영역의 표면 자유 에너지 패턴이 생기게 된다. 그후 상기 표면 에너지 패터닝된 기판을 극성(또는 비극성) 용매 내의 전기적 활성 폴리머 용액에 담그는 경우, 전기적 활성 폴리머의 증착은 단지 친수성(또는 소수성) 표면 영역에서만 일어날 것이다. 대안적으로, 표면 자유 에너지 패턴을 이용하여 UK 0009915.0에 기술된 바와 같은 잉크-젯 프린팅 등의 직접 프린팅에 의하여 증착시킨 전기적 활성 폴리머의 잉크 방울의 흐름과 위치를 지시할 수 있다. 상기 방법에서는 보다 높은 프린팅 해상도를 달성할 수 있는데, 이는 레이저 스폿 해상도가 기판상의 가변적인 젖음(wetting) 조건과 잉크 방울 진행 방향의 무작위 변동에 의하여 제한을 받는 잉크젯 프린터의 해상도보다 현저하게높을 수 있기 때문이다. 표면 자유 에너지 패터닝에 의하여 제작된 전도성 전기적 활성 폴리머의 고해상도 프린팅된 패턴은 프린팅된 박막 트랜지스터 회로의 배선(interconnects)과 전극으로서 사용할 수 있다 (H. Sirringhaus 외, Science 290, 2123 (2000)). 도 4는 반도체 폴리머층(11)과 유전 폴리머층(12)을 증착하고 소스-드레인 채널로 오버랩(overlapping)시킨 전도성 폴리머 게이트 전극(13)을 프린팅한 후의 완성된 폴리머 박막 트랜지스터를 보여준다. 도 4에 도시한 바와 같은 TFT의 층 구조를 형성하는 경우에는, 하부층(underlying layer)들의 팽창(swelling)과 용해(dissolution)를 피하기 위하여 신중하게 용매를 선택할 필요가 있다. TFT의 다른 폴리머-폴리머 계면의 충분한 구조적 무결성(integrity)은 극성 용매와 비극성 용매를 교대로 배열하여 달성할 수 있다고 알려져 있다 (H. Sirringhaus 외, UK 0009911.9).
표면 변형층은 TFT의 반도체층 및 전도성 전극과 직접 접촉하므로 세심한 주의를 기울여 표면 변형층이 디바이스로의 전하 주입을 저해하지 않고 반도체층을 오염시키지 않도록 할 필요가 있다. 표면 변형층의 두께는 약 100 ~ 500 Å 정도로 가능한 한 얇아야 한다. 이러한 방법을 통하여 상부에 코팅된 반도체 박층 및/또는 기타층의 컨포멀 코팅(conformal coating)과 적은 기생(parasitic) 소스-드레인 접촉 저항이 보장된다. 본 발명의 바람직한 실시예에서, 표면 변형층은 이동도가 있는 저분자량의 불순물분(impurity fraction)을 함유하지 않은 폴리이미드 등의 전자 그레이드 유전성 폴리머(electronic grade dielectric polymer)로, 디바이스의 그 후속의 층들을 용액 증착할 때 이용하는 용매에 용해되지 않는다.
상술한 바와 같은 표면 에너지 패턴의 패터닝은 하기 방법으로 달성될 수 있다. N-메틸 피롤리돈 용매 중에 ~ 830 nm 흡수 염료(SDA8703)를 함유하는 폴리이미드(PI2610) 용액을 제조하였다. 용액 내 고형분 함량 중의 약 10 %는 염료이고, 나머지 90 %는 폴리이미드이었다. 상기 용액으로 유리 기판을 스핀-코팅시켜 모두 ~ 100 nm 정도의 다양한 막 두께(소프트 베이킹 후)를 갖도록 하였다. 소프트 베이크는 80 ℃의 핫 플레이트 상에서 10분간 이루어졌다.
(레이저를 포커싱하고 그리고 포커싱을 벗어나도록) 레이저 파워(power) 및 높이의 범위에서 영상화(imaging)를 수행하였다. 일반적으로 권장할만한 폴리이미드의 경화 온도는 300℃에서 30분 동안으로, 이는 고도로 포커싱된 레이저를 기판 위에 스캐닝하는 경우에 폴리이미드가 상기 온도 이상의 온도에서 잠깐 동안에 (그리고 매우 국부적으로) 잘 부풀어오르도록 하기 위한 것이다.
박막상에 레이저 빔을 포커싱하기 위한 정확한 높이를 확인하면서 도오즈 실험(dose trial)을 수행하여 라인폭(linewidth)의 변동을 관찰하였다. (5W 내지 12W (380 내지 910 mJ/cm2)의 레이저 전체 파워에 상응하는) 모든 시도된 도오즈에서 영상이 이루어졌고, 그 영상의 각 도오즈는 폭이 대략 8 ㎛보다 넓지 않은 범위에서 가장 좁은 라인을 가지며 몇몇 도오즈는 2㎛ 정도로 좁은 라인을 갖는다. 상기 공정은 어느 정도는 자체 제한적(self-limiting)일 수 있다. 이는 폴리이미드를 경화시키기 위해 수백 ℃로 가열할 필요가 있고, 이러한 온도에서 에너지-흡수 염료가 표백될 것이기 때문이다. 일단 염료로 표백하고 나면 폴리이미드 내에 증착하는 에너지는 없을(또는 아주 소량 있을) 것이고, 경화 공정이 끝난다.
영상을 마친 후 즉각적으로 폴리이미드 내의 패턴을 (현상 없이) 관찰할 수 있는데, 이는 경화된 막의 면적이 얇아지게 되고 색상이 약간 변하기 때문이다 (후자는 염료가 표백되고 막이 영상 공정 동안 공기에 노출된 때문임). 영상된 샘플을 수지 제조용 용매 (N-메틸 피롤리돈)에 침지시켜 패턴을 현상시킨다. PI2610 폴리이미드의 현상 공정은 실온에서 약 20 분간 실시한다 (그리고 분자량이 이보다 적은 폴리이미드류는 보다 짧은 시간이면 될 것이다). 현상 공정 또한 자체 제한적인 일 수 있는데(24 시간 동안 현상된 샘플과 30 분 동안 현상된 다른 샘플 간에 명백한 차이가 없었다), 이는 전체가 경화된 막은 용매 중에 절대로 용해되지 않기 때문이다. 그러나, 부분적으로 경화된 막은 결국 기판으로부터 완전히 용해될 것이고, 하나의 샘플 상의 커다란 부분이 현상에 의하여 완전히 제거될 수 있다. 이러한 경우 현상 시간을 보다 엄격하게 제한할 필요가 있겠으나, 일반적으로 전체가 경화된 막의 경우에는 이러한 문제를 피할 수 있다.
영상화된 패턴을 함유하는 수평 라인 및 수직 라인은 10 ㎛ 피치 상에 폭이 5 ㎛이다. 수직 라인은 영상화하는 동안 스테이지 이동(stage motion) 방향에 평행하였으며, 수평 라인은 그 방향에 수직이었다 (그래서 하나의 수직 라인은 하나의 패스(pass)에서 영상화될 수 있는 반면, 수평 라인은 그 길이에 따라 수많은 패스가 필요하다). 수평 라인폭과 수직 라인폭의 분명한 차이점은 모든 샘플에서 명백하게 드러나는 바, 수직 라인은 수평 라인보다 팩터 3만큼 일관되게 좁다 (도 16, 17 및 18 참조).
포커싱 실험이 명확한 경향(trend)을 보여주지는 않았지만, 레이저 높이에 따른 라인 폭은 레이저가 30 (거리, 임의 단위)에서 포커싱되어야 함을 제시하였다. 그러나, 폭이 4 ㎛ 이하인 수직 라인은 낮은 도오즈(450 mJ/cm2)와 높은 도오즈(450 mJ/cm2)에서 나타났다. 종종 수평 라인들은 노광 후 폴리이미드로부터 염료가 응집되는 현상을 더욱 분명하게 보여주었다. 이는, 도 17과 도 18을 대비하여 볼 때 알 수 있는 바와 같이, 수직적으로 영상화된 라인에서는 항상 덜 분명하다.
측정된 라인 중에서 가장 좁은 라인은 380 mJ/cm2의 도오즈로 달성되었으며 20분 동안 현상되었다. 그 라인은 도 19에 도시되어 있으며, 2㎛ 정도까지의 폭과 우수한 균일성(uniformity)을 가진다.
도 20은 현상 후의 사선으로 영상화된 몇몇 라인을 보여준다. 톱니모양의 라인 에지는 영상화에 사용된 레이저 스폿의 스퀘어 성질(square nature)에 기인한다. 이러한 형태의 라인은 폴리이미드 라인의 실제 길이에 비하여 TFT에서 효과적인 채널 폭을 증가시키는데 유용할 수 있다.
현상된 패널 상부의 잉크 젯 프린팅은 폴리이미드가 전기적 활성 프린팅된 폴리머를 제한하면서 유리 상에 소수성 영역을 형성하였음을 증명하였다. 이는 유리가 충분히 친수성이 되도록 하여 수성 폴리머를 효과적으로 프린팅하기 위하여, 현상된 폴리이미드 패턴을 1분 동안 산소 플라즈마에서 프린팅 전에 에칭함으로써 달성되었다.
레이저 영상화된 폴리이미드 라인의 표면의 품질은 패터닝 후의 폴리이미드에 기계적 러빙을 행한 후 상부에 반도체 폴리머를 정렬할 수 있을 정도로 충분히 우수하다. 이는 150 ℃의 온도에서 폴리머가 액체 결정상이 되도록 함으로써 도 21의 반도체 폴리머 F8T2가 레이저 영상화와 러빙을 거친 폴리이미드 라인의 상부에 정렬되었음을 보여준다. F8T2 폴리머의 사슬이 TFT 내의 이송(transport) 방향에 평행하게 정렬되는 경우에는 폴리머의 정렬로 인하여 TFT 이동도가 증가한다.
본 발명의 또다른 실시예는 국부 가열에 의하여 기판으로부터 국부적으로 제거될 수도 있는 표면 변형층에 관한 것이다. 이는 표면 변형층(14)의 증착(evaporation)과 연관이 있다. 그러나, 증착에 요구되는 온도는 충분히 낮을 필요가 있다. 표면 변형층은 표면에 공유결합적으로 부착된 자기 조립 모노레이어, 예컨대 친수성 유리 기판 상에 증착된 알킬트리클로로실란층 또는 헥사메틸디실라잔층일 수 있다. 가열 온도는 분자와 표면의 공유 결합을 깨뜨릴 정도가 요구된다. 대안적으로, 약 150 ~ 300 ℃의 온도에서 기화(evaporate)/승화(sublime)되는 저분자량의 비-유기 분자층, 예컨대 α- 또는 β-치환된 디헥실쿼터티오펜 또는 9,9'-디알킬플로오렌 모노머가 있다.
대체로, 본 공정은 전기적 활성 폴리머를 직접적으로 패터닝하는데 사용될 수 있다. 그러나, 대부분의 전기적 활성 폴리머는 증발 또는 삭마하는 동안 붕괴/분해하려는 경향이 있다는 것을 염두하여야 한다.
본 발명의 또 다른 실시예는 열적으로 표면 화학반응을 촉진시킴으로써 표면 패턴을 달성시킬 수 있는 방법에 관한 것이다(도 6). 액체 또는 바람직하게는 기판상부층에서의 표면 화학 반응을 열적으로 활성시킬 수 있는 분자(15)를 함유하는 가스 상태에 기판을 침지하는 경우, 레이저빔으로 조사되는 영역들에서만 화학반응이 일어나도록 표면 패턴(16)을 제조할 수 있다. 이러한 공정의 일례로는 최상부층으로서 극성 친수성 폴리머를 함유하는 기판, 예컨대 폴리비닐페놀(PVP) 층 또는 단순한 기판 유리 기판이다. 무선주파수 산소 플라즈마(50-250W, 2-5분 동안 13.5MHz)와 같은 플라즈마 처리에 노출시킴으로써 표면의 극성을 강화시킬 수 있다. 그 다음, 기판에 앤커링 그룹(anchoring group)과 표면 에너지 완화용 소수성 말단 그룹을 함유하는 자기조립 모노레이어(SAM)의 분위기(공기 또는 불활성 질소하)에서 상기 기판을 침지시킨다. 간단한 폐쇄형 반응기 유리 용기는, 용기의 상부층에 있는 히터 및 수냉형 콘덴서와 그리고 이들과 접촉되게, 하부에 자기 조립 분자의 액체 저장기를 포함한다. 샘플은 가스상에 노출된 액체에 샘플 홀더상에 위치한다. 샘플의 후부도 냉각시킬 수 있다. 용기는 가열 방사가 유입되는, 샘플 표면과 인접한 투명창을 갖는다.
인듐 틴 옥사이드(ITO) 또는 다수의 폴리머 기판과 같은 친핵성이 열악한 기판에서는, 실온에서 클로로실란 또는 알콕시실란과의 표면 반응이 현저하게 진행되지 않는다(Koide 외, J. Am. Chem. Soc. 122, 11266(2000)). 그러나, 통상적으로 80 내지 100℃ 이상의 온도에서, 빠르게 반응이 일어나고, 몇분 이내에 친수성 샘플 표면상에 밀집한 자기 조립 모노레이어의 형성을 초래한다. 자기 조립 모노레이어는 국부적으로 표면 소수성을 야기시키며, 이에 반하여 가열되지 않은 영역의 표면은 친수성이 남아있다. 후속 프린팅 단계에서 예컨대, 잉크젯 프린팅에 의해 이표면 에너지 패턴을 사용하여 상기 전기 활성 폴리머의 잉크 방울의 침전과 유동을 지시할 수 있다. 반응의 활성화에 요구되는 저온으로 인해, 본 기술은 기판의 국부 온도가 100 내지 150℃를 초과할 수 없는 몇몇 층의 전기적 활성 폴리머를 이미 함유하는, 패터닝 공정에 매우 특히 적합하다. 이는 도 4에서의 게이트 전극의 패터닝에 특히 매력적이다. 표면 변형층을 이용하여, 전도성 폴리머의 좁은 라인은 게이트와 소스/드레인 전극 사이의 오버랩 캐패시턴스를 최소화하는, 잉크젯 프린팅될 수 있다.
상부층들의 패터닝에서는, 자기정렬 공정을 이용할 수 있으며, 이미 정의된 패턴을 이용하여 방사에 노출되는 기판의 영역을 한정할 수 있다. 예를 들어, 도 4에서의 TFT의 게이트 전극의 패터닝에서, 광의 일부를 차단, 흡수 또는 적어도 이전에 증착된 소스-드레인 전극에 의해 현저하게 감쇠시키는 방법으로, 투명 기판의 후부에 광빔을 투사할 수 있다. 적외선과 전도성 폴리머 PEDOT의 경우에서, PEDOT는 적외선에서 매우 높게 흡수된다. 이러한 경우에, 광은 소스-드레인 전극 사이에서의 영역의 상부층만을 변형시킨다. 이 공정은 게이트 전극의 직접적인 자기 정렬 패터닝을 위해 이용될 수 있다. 대안적으로, 상기 자기 조립 모노레이어와 같은 게이트 유전체 상부층에 표면 변형층(44)을 패터닝할 수 있다. 그 다음, 이는 게이트 전극 물질의 자기 정렬 증착, 예컨대 직접 프린팅하여, 소스-드레인과 게이트 전극사이의 오버랩 캐패시턴스를 매우 작게 할 수 있다.
그 밖의 열적 활성 표면 반응은, 예컨대, 표면 상에 폴리머를 그래프팅(grafting)하는데에 이용될 수 있다(W.T.S. Huck 등, Langmuir 15, 6862(1999)). 이러한 방식에서 광흡수에 의해 반응을 촉진시킴으로써 표면으로부터의 폴리머 층의 성장을 국부적으로 일으킬 수 있다.
본 발명의 다른 실시예는 국부 가열에 의해 표면 층에서 두께 프로파일을 발생시키는 방법에 관한 것이다 (도 7). 다수의 폴리머(18)는 어닐링시에, 폴리머 패킹의 변화로 인해(예컨대, 결정화로 인해), 가교 결합에 의해, 또는 휘발성류의 탈착으로 인해, 영구적인 체적 변화를 일으킨다. 상기 언급한 바와 같이 광을 흡수한 염료 필름으로 도핑된 폴리이미드 전구체 필름은 적외선 유도 열 변환에 노출될 경우 두께가 변하게된다. 여하한 고분자도 그것의 분해 온도 근방에서 어닐링 될 경우, 중량이 손실되거나/체적이 변한다. 특정 폴리머계의 분해 온도는 열 중량 측정 분석(TGA)에 의해 결정될 수 있다. 폴리머 층이 자기조립 모노레이어(20)에 의해 잉크칠 된 편평한 고무 스탬프(19)와 접촉되게 함으로써 폴리머 표면의 표면 에너지를 선택적으로 변화시키는데 표면상의 두께 프로파일을 사용할 수 있다. 이 SAM 패턴을 전기적 활성 폴리머의 후속 프린팅 공정에서 잉크 제한 배리어(ink confinement barrier)를 제공하는데에 이용할 수 있다. 스탬프는 가능한 편평하고 단단해야 하며, 가압은 스탬프의 새깅(sagging)을 방지하기 위해 가능한 낮아야 한다. 이 기술은 특히 2-10㎛ 폭의 좁은 라인을 규정하는데 적합하며, 100Å 정도의 적은 두께차는 스탬프와 우묵한 영역(recessed region)에서의 표면과의 접촉을 방지하는데 충분하다.
본 기술은 소프트 리소그래픽 스탬핑(soft lithographic stamping; Xia etal., Angew. Chem. Int. Ed. 37,550(1998))에 관한 것으로, 표면 양각패턴(surface relief pattern)을 갖는 소프트 PDMS 고무 스탬프를 사용하여 평평한 폴리머 표면 위로 SAM을 선택적으로 증착시킨다. 소프트 리소그래픽 스탬핑 기술의 단점 중 한 가지는 기저 패턴에 대한 SAM의 정확한 프린팅정합 달성이 곤란하다는 것과 스탬프의 유연성 및 뒤틀림에 기인하는 넓은 영역에 걸친 패턴의 뒤틀림이다. 스탬프와 마주보는 폴리머 표면 상에 표면 양각 패턴이 형성되어 있는 본 명세서에서 제안되는 기술에 의하여, 스탬프 뒤틀림의 문제점들을 극복할 수 있다.
본 발명의 또 하나의 실시예는 표면 변형층(surface modification layer)(22)을 샘플 기판(1) 상에 직접 증착시키는 것에 관한 것으로, 이는 별도의 전달 기판(transfer substrate)(21)로부터의 열적으로 자극되는 전달에 의하여 달성될 수 있을 것이다(도 8). 샘플과 전달 기판 간의 거리는 정확한 패턴 전달이 일어날 수 있도록 가능한 짧아야 한다. 1mm보다 짧은 것이 바람직하고, 500㎛보다 짧은 것이 보다 바람직하다. 또한, 이 경우에 있어서, 광흡수층을 전달 기판과 전달될 층(들) 사이에 사용할 수 있다. 광에 노광되었을 때 증발되거나 부착성을 잃어버리는 추가적인 방출층(release layer)을 광흡수층(absorbing layer)과 방출층 사이에 사용할 수 있다. 비록 많은 전기적 활성 폴리머에 대하여 열 전달 동안 발생하는 분해를 방지하기 위한 특별한 주의를 기울여야 하지만, 이러한 방법은 전기적 활성 폴리머 패턴의 직접 증착에 사용될 수 있다. 그러나, 이 방법은 표면 에너지를 부분적으로 변화시키고 이어지는 전기적 활성 폴리머(10)의 프린팅을 위한 장벽층을 제공하는 표면 변형층(23)의 증착에 매우 적합하다. 적합한 방출층 재료는, 실온 및 대기압에서 고체이고, 100 내지 300℃를 넘는 온도에서 증발되는, 유기 소분자(샘플 기판의 극성에 따라 극성 또는 비극성일 수 있음) 층일 수 있다. 전달 기판 상의 저비용 코팅을 가능하게 하기 위하여 상기 분자는 용액 처리가능한 것이 바람직하다. 이러한 분자의 예로서 α- 또는 β-치환 디헥실쿼터티오펜(dihexylquaterthiophene) 또는 9,9'-디알킬플루오렌(dialkylfluorene) 모노머와 같이 유연한 측쇄 치환기를 갖는 짧은 접합 올리고머를 들 수 있다. 이러한 전달 공정에 있어서, 샘플 기판을 직접적으로 가열하지 않는다는 것을 주의하여야 하며, 이 때문에 이러한 공정은 특히 저온 플라스틱 기판 또는 이미 감온성(temperature sensitive) 전기적 활성 층을 포함하는 기판에 매우 적합하다.
기판 상에 직접 증착되는 표면 변형층을 패터닝하는 경우에서와 유사한 고려사항이 전사되는 변형층의 두께 및 순도에 대하여 적용된다.
높은 전하 캐리어 이동도를 얻기 위하여, 트랜지스터 디바이스의 반도체 폴리머층은 고도로 정렬될 것을 필요로하며, 이는 자기 조직화 메카니즘(self-organisation mechanism)을 사용하여 달성할 수 있다. 레지오레귤러 폴리-3-헥실티오펜(regioregular poly-3-hexylthiophene, P3HT), 및 폴리-9,9'-디옥틸플루오렌-디티오펜 코폴리머(poly-9'9-dioctylfluorene-co-dithiophene, F8T2)와 같은 폴리플루오렌 코폴리머와 같은 다양한 자기 조직화 반도체 폴리머를 사용할 수 있다.
폴리머 체인을 따라서 발생하는 신속한 체인내 수송을 최대한 이용하기 위하여 폴리머 체인이 TFT에서의 전류흐름의 방향과 평행하게 단축 정렬되는 것이 바람직하다. F8T2과 같은 액정 반도체 폴리머의 경우에 있어서, 기계적으로 러빙되거나광학적으로 정렬된 폴리아미드 층과 같이, 반도체 폴리머를 층 위에 정렬된 분자구조로 증착시킴으로써 정렬을 유도할 수 있다(H. Sirringhaus etal., Appl. Phys. Lett. 77,406(2000)).
단축 폴리머 정렬(uniaxial polymer alignment)은 또한 선형 편광에 노광됨으로써 유도될 수 있다. 광정렬 가능한 폴리머는 폴리이미드류, 또는 시나메이트(cinamate) 또는 아조벤젠기를 포함하는 폴리머를 포함한다(Ichimura, Chem. Rev. 2000,1847(2000); Schadt etal., Nature 381,212(1996)). 패터닝에 사용되는 광빔은 유용하게는 선형 편광화될 수 있으며, 이러한 편광은 폴리머층의 정렬된 분자 구조를 유도하고 동시에 패턴을 정의하는데 사용될 수 있다. 이러한 기술은, (a)높은 프린팅 해상도를 제공하고 (b)예컨대 액정 폴리머와 같은 활성 반도체 폴리머의 후속 증착을 위한 정렬층으로서 작용할 수 있는, 광정렬 가능한 폴리이미드와 같은, 패턴화되고 정렬된 표면 에너지 장벽을 생성하는데 사용할 수 있다. 상기 기술은 또한 측쇄로 편입되는 아조벤젠기를 포함하는 컨쥬게이션된 주측쇄 폴리머와 같이, 광정렬 가능한 반도체 폴리머를 직접적으로 패터닝하고 정렬시키는데 사용할 수 있다.
상기한 모든 공정에 있어서, 기판(1)은 두꺼운 유리 기판과 같은 경질 기판(rigid substrate), 또는 얇은 유리 기판과 같은 유연한 기판 또는 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethyleneterephtalate, PET), 폴리에테르술폰(polyethersulfone, PES) 또는 폴리이미드(polyimide, PI)와 같은 플라스틱 기판일 수 있다. 유리 기판 또는 고온 플라스틱 기판(PI)에 있어서, 패터닝에 필요한 온도(100 - 400 ℃)는 기판의 온도 안정성과 부합된다. 150 ℃ 이상의 온도로 가열시 뒤틀리는 PET와 같은 저온 플라스틱 기판에 있어서, 기판이 입사 방사선에 대하여 투과성이고 대부분의 열이 광흡수층에서 발생하도록 광의 파장을 선택하여야 한다. 이러한 방법으로, 기판의 뒤틀림없이 패터닝을 위한 고온이 국부적으로 만들어질 수 있다.
상기한 모든 기술의 패터닝 해상도를 레이저 스폿의 강도 프로파일의 지름 및 첨예도 s(도 1)에 의하여 측정한다. 적외선 광에 의한 가열의 경우, 기판 자체 뿐 아니라 기판 상의 서로 다른 층들의 열 전도성을 조절하는 것이 중요하다. 최고의 고해상도 패터닝 적용을 위하여, 열전도를 최소화하는 것이 중요하다. 이는 낮은 열 전도성을 갖는 적절한 재료를 선택하고, 패터닝될 층과 기판 사이에 낮은 열전도성 및 비-흡광성 전용 중간층(interlayers)을 포함시키고, 그리고/또는 나노세컨드(nanpseconds) 정도의 펄스 지속기간을 갖는 펄스 모드에서 레이저를 조작함으로써 달성될 수 있다. 각 위치에서의 몇 몇 강한 펄스는 대부분의 경우 원하는 열적 변화를 유발하는데 충분할 것이다. 샷(shots)의 강도와 수는 최대 패턴 선명도와 최소의 재료 손상 사이의 최적의 균형을 달성할 수 있도록 최적화되어야 할 것이다. 열 전도가 최소화된다면, 최적의 패터닝 해상도를 얻을 수 있다.
가시광선 또는 자외선 광에의 노광에 의한 광패터닝(photopatterning)의 경우에 있어서, 해상도는 많은 환경 중에서 오직 레이저 스폿의 포커싱에 의하여만 제한되는 바, 이는 원칙적으로 광의 파장 λ로 포커싱될 수 있다(즉, 마이크로미터 이하의 디멘션을 가질 수 있다).
샘플 상에 빔을 스캐닝함으로써, 예컨대 샘플을 고정밀도의 2차원 변환 스테이지(high-precision two-dimensional translation stage)(도 9) 상에 설치함으로써, 임의의 패턴을 정의할 수 있다. 최첨단 변환 스테이지를 사용하여, 0.2 내지 0.5 ㎛의 위치 선정 정확성을 얻을 수 있다. 또는, 유연한 기판의 경우, 상기 기판을 회전 드럼에 부착시키고, 레이저 어셈블리를 상기 드럼의 내부 또는 외부에 설치할 수 있다. 상기 레이저 시스템과 샘플 홀더는 샘플에 대한 레이저 빔의 진동을 최소화 하는 방식으로 설치한다. 기록될 수 있는 최소 선폭은 스폿 직경 d 정도인 반면, 프린팅된 두 선 사이의 최소 간격은 s 정도이다. 따라서, 그래픽 기술 산업을 위하여 생산되는 최신 열 영상 시스템을 이용하여, 본 명세서에 설명된 방법은 5 - 10 ㎛ 정도의 선폭과 2 - 5 ㎛ 이하의 최소 채널 길이를 갖는 실용 박막 트랜지스터 회로의 직접적 프린팅을 할 수 있다.
대량의 레이저 스폿을 병렬식으로 사용함으로써 상기 기술의 작업 처리량(throughput)을 상당히 증가시킬 수 있다(도 10). 각 스폿의 강도 프로파일은 초점면에 겹쳐지거나 공간적으로 분리될 수 있다. 전자는 넓은 면적에 걸쳐서 고른 패턴을 기록하는데 유리하다. 작업 처리량을 보다 증진시키기 위하여, 예컨대, 고속 자동식 거울을 사용하여 레이저 빔을 편향시킴으로써, 레이저 빔을 스캐닝할 수 있다. 높은 작업 처리량 레이저 직접 영상 기술이 그래픽 기술 산업에 있어서의 프린팅에 대하여 개발되어 왔다.
낮은 비용으로 높은 작업 처리량을 달성하기 위하여, 신문의 프린팅과 유사하게, 유연한 기판의 연속 시트가 일련의 프로세싱 스테이션(도 11)을 통하여 이동하는 릴-릴의 공정으로 폴리머 트랜지스터 회로를 제작할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예는 일차원 선들의 어레이로 구성된 단순 표면 에너지 패턴으로부터 복합 회로 패턴을 프린팅하는 방법에 관한 것이다.
기판이 포커싱된 광 스폿의 선형 어레이 하부를 연속적으로 이동하면, 가는 섹션식(narrow section-wise) 평행선들을 포함하는 고해상도 표면 에너지 패턴을 상기한 기술 중 하나에 의하여 정의할 수 있다(도 11). 후속되는 공정에 있어서, 모든 중요한 피쳐들을 정의하기 위하여 고해상도 표면 에너지 패턴을 사용하는(도 12), 잉크젯 프린팅과 같은 저해상도의 거친 프린팅 기술을 사용하여 전기적활성 폴리머의 복합 패턴을 직접적으로 기록할 수 있다. 이는 상기 회로가 복합 방식으로 상호연결된 유사 또는 동일한 디바이스의 어레이로 구성되어 있는 경우에 있어서 특히 적합하다.
이러한 회로의 예로서 활성 매트릭스 어레이(도 13) 또는 게이트-어레이 논리 회로를 들 수 있다. 후자의 경우, 동일한 일차원 정렬 특징의 어레이를 특정 논리 요소(element)에 적응되는 형태로 형성한다. 또 다른 예는 정렬 피쳐(32)가, 예컨대, 단순 U-형태를 가질 수 있는 단순 NOR 게이트이다. 표면 에너지 패턴을 사용하여 고해상도 소스-드레인 채널을 정렬시킬 수 있고, 저 해상도 상호연결들, 비아 홀(via-holes) 및 전극들을 임의의 위치에 프린팅할 수 있다.
본 명세서에 개시된 방법은 표면 에너지 패턴이 제 1 프로세스 스테이션에서 광 스폿의 선형 어레이 하부에 유연한 기판을 단순히 롤링하고, 제 2 프로세스 스테이션에서 전기적 활성 폴리머의 필요한 패턴을 직접적으로 프린팅함으로써 정의될 수 있기 때문에, 릴-릴의 프로세스에 매우 적합하다. 필요하다면, 수조에서 표면 에너지 패턴을 현상하기 위한 중간 단계들을 또한 포함할 수 있다(도 11).
잉크젯 프린팅과 같은 직접 프린팅 기술과 함께 일차원의, 고해상도 정렬 피쳐들을 사용함으로써, 거의 모든 회로를 구현할 수 있다. 하나 이상의 표면 에너지 장벽들로 분리된 상이한 부분들에 위치하는 디바이스들 사이의 배선을 정의하기 위하여, 장벽 라인 윗부분에 하나 이상의 잉크 방울을 직접적으로 위치시킴으로써 표면 에너지 장벽(도 12)을 가로지르는 단순 프린팅을 할 수 있다. 또는, 레이저 빔을 스위치 온 또는 스위치 오프시켜 배선들(도 13)을 교차시키기 위한 공간을 남겨두어 일차원 선들의 어레이를 특정 부분들에서 차단시킬 수 있다. 일반적으로, 일차원 정렬 피쳐들은 섹션식으로 평행할 필요가 없다. 단일 레이저 빔을 스캐닝하거나 개별적으로 편향될 수 있는 빔의 어레이를 스캐닝함으로써 임의의 일차원 피쳐를 기판상에 직접 기록할 수 있다.
많은 경우에 있어서, 프린팅 패턴을 기판 상의 미리 프린팅된 패턴에 대하여 정렬/프린팅정합(register) 시키는 것이 필요할 것이다. 예컨대, 표면 에너지 패턴에 대한 소스-드레인 전극들의 프린팅 또는 기저의 소스-드레인 전극 패턴에 대한 게이트 전극의 프린팅을 위해서는 정확한 프린팅정합(registration)이 필요하다. 프린터 헤드 배치 시스템에 부착된 지지체에 대해 기판의 에지를 단순 가압암으로써 거친 정렬이 이루어진다. 이러한 기계적 정렬은 통상적인 오프셋 프린팅에 주로 사용된다.
프린터 헤드 어셈블리와 기판 패턴 부분 모두가 동일한 영상에 보여지는 방식으로 장착된 고속의 고해상도 CCD 카메라와 같은 광학 검사 스테이션을 사용하여, 프린터 어셈블리에 대한 기판 패턴의 상대적 정렬을 관찰함으로써 보다 정확한 프린팅정합을 달성할 수 있다. 상기 영상을 분석하고 자동화된 패턴 인식을 수행하는 적합한 소프트웨어를 이용하여, 프린트 헤드에 대한 기판 패턴의 상대적 오정렬을 측정할 수 있다. 그리고 나서, 샘플의 x-y 위치와 프린터 축에 대한 각을 수정함으로써 프린팅 전에 정확한 프린팅정합을 달성할 수 있다.
에지 검출 기법(Edge detection techniques)을 이용하여 보다 신속하고 효과적인 프린팅정합을 얻을 수 있다. 광학 프린팅 시스템에 대하여 기판을 정렬시킬 수 있는 에지 검출 기술은 EP 10181 458 A2에 개시되어 있다. 이들은, 상이한 광학적 성질을 갖는 두 개의 표면 부분을 갖는 표면을 가로지르는 스캐닝 시, 광학 검출기를 사용하여 포커싱된 광빔의 전달 또는 반사를 측정하는 것에 의존한다. 광 스폿은 프린트 헤드의 프린팅 위치로부터 공지되어 있는 고정된 간격을 갖는다. 예컨대, 검출 시스템에 의하여 기록된 계단형 신호로부터 기판 에지의 위치를 프린팅 전에 자동 결정할 수 있다.
정렬 마크가 포커싱된 광빔(40)에 의하여 여기시에 형광을 방출하거나 상이한 광학적 흡수/반사성을 갖는 물질로부터 기판상의 첫 번째 패턴에 정의된다면, 프린팅 헤드(44) 하부에서 샘플을 스캐닝하고 광검출기(41)의 강도 신호를 모니터링할 때(도 15(a)), 프린팅 헤드에 대한 정렬 마크의 상대적인 위치를 결정할 수 있다.
매우 정확한 정렬은, 좁은 바(bar)들의 어레이(42 및 43)(도 15(a))와 같은x 및 y의 정확한 위치들을 제공하도록 설계된 패턴들로 샘플을 x 및 y의 양 방향으로 변환함으로써 달성될 수 있다.
상기 정렬 마크는 또한 프린트 헤드에 대한 기판의 위치 및 방위가 모두 프린트 헤드 하부의 샘플의 단일 선형 스캔 즉, 오직 x-방향에서만 결정될 수 있는 방식으로 설계될 수 있다. 도 15(b)에 하나의 실시예가 도시된다. 이러한 특정한 경우에, 위치확인 시스템(positioning system)의 x-축에 대한 기판의 알려지지 않은 오정렬(misalignment) 각도 β 및 상기 위치확인 시스템의 기준 프레임에서 광 스폿(0,0)의 중앙으로부터 상기 기판상의 어떤 고정점(0,0)'까지의 거리 △0는 다음의 방식으로 광검출기에 의해 최대 신호가 검출되는 측정 위치 x1, x2, x3로부터 결정될 수 있다.
정렬 마크 위치 및 방위의 이러한 일차원 스캐닝 검출은 x와 y 두 방향으로 스캐닝하는 것보다 더 빠르다. 이러한 일차원 스캐닝 검출은 y-정렬이 덜 중요한 경우들, 예를 들면, 도 14에서와 같이 y 방향을 따라 우선적으로 방위가 정해지는 라인 피쳐들에 특히 적합하다.
대안적으로, 2개 이상의 광빔들(그리고 검출기들)(47, 48)이 이용되는 경우, 상기 프린트 헤드에 대한 상기 기판의 위치 및 방위는 먼저 적어도 2개의 비평행 에지들(46)로 단일 정렬 피쳐들을 가로질러 헤드를 스캐닝하고, 그 다음에 기판 피쳐(49)에 대한 정확한 정렬로 프린트함으로써 결정된다. 상기 제 1 에지(도 15c) 양단의 2개의 빔을 스캐닝할 때, 오방위(misorientation) 각도 뿐만 아니라 스캐닝 방향의 위치가 결정될 수 있다. 상기 스캐닝 방향에 수직인 상기 기판의 위치는 상기 2개의 빔들에 의해 측정된 상기 제 1(상승) 및 제 2(하강) 에지 검출 사이의 시간 간격차로부터 얻어진다.
유연한 기판을 이용하면, 열 팽창으로 인해 또는 기계적 압박으로 인해 후속하는 패터닝 단계들 사이에서 상기 기판의 뒤틀림이 일어날 수 있다. 이러한 뒤틀림이 상기 회로의 가장 정교한 피쳐들(45)의 최대 중복 공차(maximum overlap tolerance)보다 더 큰 경우, 단일 정렬 프로세스는 충분하지 않고, 상기 정렬을 국부적으로 즉, 상기 기판상에 장치들의 각각의 개별 그룹을 프린트하기 전에 수행할 필요가 있다. 상기 정렬은 뒤틀림 정도 및 필요한 정렬 정확도에 따라, 규칙적인 간격들로 상기 프린트 공정 동안 국부적으로 반복된다.
정렬 마크들의 스캐닝 검출이 빠르기 때문에, 그것은 상기 프린트 공정 속도를 현저하게 낮추지 않으면서 수행될 수 있다. 각 그룹의 장치들은 이들 다음에 정렬 마크를 갖는 바, 이 정렬 마크는 상기 정렬 시스템의 광빔이 먼저 상기 정렬 마크를 가로지르고, 상기 에지를 검출하고, 그에 따라 그의 위치를 보정한 다음, 상기 기판 상의 어떤 고해상도 피쳐(45)에 대해 우수한 프린팅정합을 제공하기 위해 상기 정렬 마크에 대해 잘 정의된 위치에서 물질의 증착을 시작하도록 배향된다. 상기 정렬 마크들의 위치는 프린트 헤드의 여분의 동작이 거의 요구되지 않거나 전혀 요구되지 않도록 되어야 한다. 즉, 상기 정렬 마크들을 가로지르는 스캐닝 동작이 상기 프린트 헤드를 하나의 그룹의 피쳐들로부터 다음 것으로 이동시키는 때에 필요한 동작의 일부이어야 한다. 위치 및 방위에 대한 상기 제안된 단일 스캔 검출은 빠른 국부적 정렬을 달성하기에 특히 유용하다.
뒤틀린 기판상에서, 기판 피쳐와 프린트 헤드 간의 상대적인 국부적 위치의 스캐닝 검출은 상기 기판상의 공간적인 뒤틀림 패턴을 검출한다. 국부적 정렬은 각각의 피쳐에서 수행될 필요가 없으며, 국부적 정렬 단계들의 수는 상기 기판의 뒤틀림 정도 및 필요한 정렬 공차에 의존한다. 상기 기판의 뒤틀림 패턴이 한 샘플로부터 다음 샘플로 재생가능 하다면, 하나의 기판상에서 이러한 특징적인 뒤틀림 패턴을 결정한 다음, 상기 동일한 상태에서 마련된 미정의 기판들 상의 특징적인 뒤틀림에 대해 자동적으로 보정하도록 프린트 헤드에 대해 위치확인 시스템을 충분히 프로그램할 수 있다.
국부적 스캐닝 정렬은 또한 다중 노즐 잉크젯 프린팅과 관련하여 이용될 수 있다. 이 경우, 각각의 프린트 헤드는 규칙적인 어레이로 배열되는 노즐들의 어레이를 갖는다. 대부분의 드롭 온 디맨드 잉크젯 시스템(drop-on-demand inkjet system)들에서는, 각각의 노즐로부터 독립적으로 잉크방울의 진행 방향을 변화시킬 수 없다. 따라서, 소정의 기판 뒤틀림 정도에 대해서, 각각의 프린트 헤드의 치수는 상기 프린트 헤드의 전체 국부적 정렬에 의해 상기 프린트 헤드에서의 모든 노즐들에 대한 정렬 공차내에서 정확하게 프린팅 될 수 있도록 충분히 작아야 한다. 큰 포맷의 프린터들에는, 여러개의 헤드들은 평행하게 장착될 수 있고, 상기 기판에 대한 그들의 위치는 개별적으로 제어될 수 있다. 그러나, 연속적인 잉크젯 프린팅시, 서로 다른 노즐들로부터의 전기적으로 도통하는 잉크방울은 전계에서 개별적으로 편향될 수 있다. 이론적으로, 이것은 각각의 개별 노즐의 정확한 국부적 정렬에 의해 다중 노즐 프린팅을 가능하게 한다.
상기 설명된 타입의 장치들을 이용하여 집적된 TFT 회로들을 형성하기 위해서는, 종종 전극들 간의 비아홀 배선들 및 서로 다른 층들의 배선들을 제조할 필요가 있다. 이러한 비아홀들을 제조하는 서로 다른 방법들로는 포토리소그래피 패터닝(G.H. Gelinck 등, Appl.Phys.Lett.77, 1487(2000)) 또는 기계적 스티칭 머신(mechanical stitching machine)을 이용하는 직렬 홀 펀칭(serial hole punching)(C.J.Drury 등, WO99/10929)이 있다다.
또한 비아홀들은, 비아홀 배선이 개방될 층에 대해 우수한 용매의 국부적 잉크젯 증착에 의해 제조될 수 있다(H.Sirringhaus 등, UK0009917.6). 작은 크기의 비아홀을 얻기 위해서는, 작은 잉크 방울이 이용되고, 잉크방울에 있어서 잉크 방울의 퍼짐이 제한될 필요가 있다.
상기 설명된 기술들에 의해 패터닝된 표면 변형층(34)은 하부 전극층(37)(도 13)에 접촉하도록 하부 폴리머 층들(35, 36)을 용해하는 잉크젯 프린팅된 잉크 방울들(33)의 증착을 제한하는데 이용될 수 있다. 이러한 비아홀들은 이후 전도성 폴리머(38)를 프린팅함으로써 채워진다. 이러한 목적을 위해서는, 표면 변형층이 에칭에 이용되는 용매에서 용해되지 않는 것이 중요하다. 용해에 극성 용매가 이용된다면, 이것은 소수성 자기 조립형 모노레이어 또는 소수성 폴리머 층에 의해 달성될 수 있다.
상기 모든 실시예들에서, PEDOT/PSS는 용액으로부터 증착될 수 있는 임의의 전도성 폴리머에 의해 대체될 수 있다. 예들로, 폴리아닐린(polyaniline) 또는 폴리피롤(polypyrrole)이 있다. 그러나, PEDOT/PSS의 몇개의 매력적인 특징들은:(a)고유의 저확산성을 갖는 폴리머 도펀트(PSS),(b)우수한 열 안정성 및 공기중 안정성, 그리고(c)효율적인 홀 전하 캐리어 주입을 가능하게 하는 공통 홀-운송(hole-transporting) 반도체 폴리머들의 이온화 전위에 잘 부합되는 약 5.1eV의 일함수이다.
본원에서 설명된 공정들 및 장치들은 용액 처리된 폴리머들로 제조된 장치들로 한정되지 않는다. 상기 몇몇의 TFT의 도전 전극들 그리고/또는 회로 또는 디스플레이 디바이스(하기 참조)에서의 배선들은, 예를 들면 콜로이드 현탁액(colloidal suspension)의 프린팅 또는 미리 패터닝된 기판상의 전기도금에 의해 증착될 수 있는 무기 도체들로부터 형성될 수 있다. 층들 모두가 용액으로부터 증착되는 것은 아닌 장치들에서, 상기 장치의 하나 이상의 PEDOT/PSS 부분들은 진공 증착된 도체와 같은 불용성 전도 물질로 대체될 수 있다.
반도체 층에 대해서, 10-3cm2/Vs 바람직하게는 10-2cm2/Vs를 넘는 적절한 전계 이동도를 나타내는 임의의 용액 처리가능한 컨쥬게이션된 폴리머 또는 올리고머 물질이 이용될 수 있다. 적절한 물질들은 예를 들면, H.E.Katz, J. Master. Chem. 7, 369(1997) 또는 Z.Bao, Advanced Materials 12, 227(2000)에서 살펴볼 수 있다. 다른 가능성들은 용해화 측쇄를 갖는 작은 컨쥬게이션된 분자들(J.G. Laquindanum등, J. Am. Chem. Soc. 120, 664(1998)), 용액으로부터 자기 조립된 반도체 유기-무기 하이브리드 물질들(C.R. Kagan 등, Science 286, 946(1999)) 또는 CdSe 나노입자들과 같은 용액 증착된 무기 반도체들(B.A. Ridley 등, Science 286, 746(1999))을 포함한다.
상기 전극들은 잉크젯 프린팅 이외의 기술들에 의해 거칠게 패터닝될 수 있다. 적절한 기술들은 소프트 리소그래픽 프린팅(J.A. Rogers 등, Appl. Phys. Lett. 75, 1010(1999); S. Brittain 등, Physics World, 1998년 5월, 페이지 31), 스크린 프린팅(Z. Bao 등, Chem. Mat. 9, 12999(1997)), 그리고 포토리소그래피 패터닝(WO 99/10939) 또는 도금을 포함한다. 잉크젯 프린팅은 특히 유연한 플라스틱 기판들에 대해 우수한 프린팅정합을 갖는 큰 영역 패터닝에 적합한 것으로 간주된다.
바람직하게는 상기 장치 및 회로의 모든 층들 및 구성요소들이 용액 처리 및 프린팅 기술들에 의해 증착 및 패터닝되기는 하지만, 반도체층과 같은 하나 이상의 구성요소들은 또한 진공 증착 기술들에 의해 증착되고 그리고/또는 포토리소그래피 공정에 의해 패터닝될 수 있다.
상기 설명된 바와 같이 제조된 TFT들과 같은 장치들은 하나 이상의 이러한 장치들이 서로 그리고 또는 다른 장치들과 집적될 수 있는 보다 복잡한 회로 또는 장치의 일부가 될 수 있다. 응용들의 예들로, 디스플레이 또는 메모리 장치를 위한 논리 회로들 및 능동 매트릭스 회로, 또는 사용자 정의된 게이트 어레이 회로를 포함한다.
상기 패터닝 공정은 배선들, 저항들, 캐패시터들 등과 같은 회로의 다른 구성요소들을 패터닝하는데 이용될 수 있다.
본 발명은 전술한 실시예에 한정되지 않는다. 본 발명의 양상들은 본원에서 설명된 개념들의 모든 신규의 그리고/또는 진보적인 양상들 및 본원에 설명된 특징들의 모든 신규의 그리고/또는 진보적인 결합들을 포함한다.
본원 출원인은 본 발명이 상기 설명된 임의의 정의들의 범위에 한정함이 없이, 본원에 암시적으로 또는 명시적으로 개시된 어떠한 특징 또는 이러한 특징들의 결합 또는 그의 일반화된 개념을 포함할 수 있다는 사실에 주목하였다. 전술한 설명에 비추어 보면, 본 발명의 범위 내에서 다양한 수정들이 이루어질 수 있다는 것이 당업자에게 명백해질 것이다.

Claims (92)

  1. 적어도 하나의 패터닝된 층을 포함하는 전기 디바이스를 기판 위에 형성하는 방법으로서,
    상기 층의 물리적인 특성들을 변경하고 상기 층의 패터닝을 야기시키기 위해, 상기 기판 위의 물질을 광빔에 선택적으로 노광시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 패터닝된 층은 유기 물질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 방법은 상기 기판 위의 상기 제 1 유기 물질층을 광빔에 선택적으로 노광시켜, 상기 빔에 노광된 영역들 내의 상기 제 1 유기 물질층의 용해 파라미터들을 변경하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 물질층의 용해 파라미터들은 상기 물질이 노광 전에는 용해성이었던 용제에서 불용해성이 되도록 변경되는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 빔에 노광되지 않은 영역들 내의 상기 제 1 층의 물질을 제거하기 위해 상기 제 1 물질층을 세척하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제 3 내지 제 5 항 중의 어느 항에 있어서,
    상기 용해 파라미터들의 변경은 상기 층의 물질의 상 분리 그리고/또는 상기 제 1 층의 물질의 가교 결합을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제 1 항 및 제 2 항 중의 어느 항에 있어서,
    상기 방법은 상기 기판 위의 상기 제 1 물질층을 상기 광빔에 선택적으로 노광시켜, 상기 빔에 노광된 영역들 내의 상기 제 1 층의 물질의 표면 자유 에너지를 변경시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 층은 아래의 기판의 표면을 노광시키기 위해 상기 광빔에 노광된 후 국부 영역들 내에서 상기 기판으로부터 제거되는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1 층 위에 제 2 유기 물질층을 증착하는 단계를 포함하며,
    상기 제 2 유기 물질층은 용제 내의 용액으로부터 증착되어, 상기 제 2 물질층의 증착 패턴은 상기 제 1 물질층의 변경된 표면 자유 에너지의 영역들에 의해 영향을 받는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 2 층의 물질이 증착되는 용제는, 상기 제 1 물질층의 변경된 표면 자유 에너지의 영역들 내에서는 상기 제 2 층의 물질의 증착이 억제되도록 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 2 층의 물질이 증착되는 용제는, 상기 광빔에 의해 상기 표면 자유 에너지가 변경되지 않은 상기 제 1 물질층의 영역들 내에서는 상기 제 2 층의 물질의 증착이 억제되도록 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제 1 항 및 제 2 항 중의 어느 항에 있어서,
    상기 방법은 상기 기판 위의 상기 제 1 물질층을 상기 광빔에 선택적으로 노광시켜, 상기 빔에 노광된 영역들 내의 상기 제 1 층의 물질을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 1 층의 물질은 상기 광빔에 노광된 영역들 내에서 탈착 그리고/또는증발되는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 제 1 항 및 제 2 항 중의 어느 항에 있어서,
    상기 방법은 상기 기판 위의 상기 제 1 물질층을 반응성 매체에 접촉시키고, 상기 제 1 물질층을 상기 광빔에 선택적으로 노광시켜, 상기 광빔에 노광된 영역들 내의 상기 반응성 매체와 상기 제 1 층의 물질 간의 화학 반응을 촉진시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 반응성 매체는 상기 제 1 층에 포함되는 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 제 14 항에 있어서,
    가스 또는 액체 형태의 상기 반응성 매체를 상기 제 1 층의 표면에 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  17. 제 14 항 내지 제 16 항 중의 어느 항에 있어서,
    상기 화학 반응은 상기 광빔에 노광된 영역들 내의 상기 제 1 층의 물질의 용해성 그리고/또는 표면 자유 에너지 그리고/또는 전기적인 특성들을 변경시키는 것을 특징으로 하는 방법.
  18. 제 1 항 및 제 2 항 중의 어느 항에 있어서,
    상기 방법은 상기 기판 위의 상기 제 1 물질층을 상기 광빔에 선택적으로 노광시켜, 상기 광빔에 노광된 영역들 내의 상기 제 1 물질층의 체적을 변경시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  19. 선행하는 어느 항에 있어서,
    상기 빔은 포커싱 빔인 것을 특징으로 하는 방법.
  20. 선행하는 어느 항에 있어서,
    상기 빔은 상기 빔에 노광된 영역들 내의 상기 제 1 층의 국부 가열을 야기시키는 것을 특징으로 하는 방법.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 빔에 노광된 영역 내의 상기 기판의 국부 온도는 상기 빔에 노광되는 동안 350℃를 넘지 않는 것을 특징으로 하는 방법.
  22. 제 20 항에 있어서,
    상기 빔에 노광된 영역 내의 상기 기판의 국부 온도는 상기 빔에 노광되는 동안 200℃를 넘지 않는 것을 특징으로 하는 방법.
  23. 제 20 항에 있어서,
    상기 빔에 노광된 영역 내의 상기 기판의 국부 온도는 상기 빔에 노광되는 동안 120℃를 넘지 않는 것을 특징으로 하는 방법.
  24. 선행하는 어느 항에 있어서,
    상기 제 1 층의 두께는 1㎛ 보다 작은 것을 특징으로 하는 방법.
  25. 제 1 항 내지 제 24 항 중의 어느 항에 있어서,
    상기 제 1 층은 상기 전기 디바이스의 전도성 전극을 형성하는 것을 특징으로 하는 방법.
  26. 제 1 항 내지 제 24 항 중의 어느 항에 있어서,
    상기 제 1 층은 상기 전기 디바이스의 반도체층을 형성하는 것을 특징으로 하는 방법.
  27. 제 1 항 내지 제 24 항 중의 어느 항에 있어서,
    상기 제 1 층은 상기 전기 디바이스의 유전층을 형성하는 것을 특징으로 하는 방법.
  28. 제 1 항 내지 제 24 항 중의 어느 항에 있어서,
    상기 제 1 층은 상기 전기 디바이스의 표면 변형층을 형성하는 것을 특징으로 하는 방법.
  29. 선행하는 어느 항에 있어서,
    상기 빔은 10㎛ 보다 작은 폭을 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
  30. 선행하는 어느 항에 있어서,
    상기 빔은 1㎛ 보다 작은 폭을 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
  31. 선행하는 어느 항에 있어서,
    상기 빔은 레이저 빔인 것을 특징으로 하는 방법.
  32. 선행하는 어느 항에 있어서,
    상기 빔은 적외선 광빔인 것을 특징으로 하는 방법.
  33. 제 1 항 내지 제 31 항 중의 어느 항에 있어서,
    상기 빔은 가시광인 것을 특징으로 하는 방법.
  34. 제 1 항 내지 제 31 항 중의 어느 항에 있어서,
    상기 빔은 자외선광인 것을 특징으로 하는 방법.
  35. 선행하는 어느 항에 있어서,
    상기 선택적인 노광을 수행하고 바람직한 패턴을 정의하기 위해 상기 제 1 층을 가로질러 상기 빔을 이동시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  36. 선행하는 어느 항에 있어서,
    상기 빔은 편광빔인 것을 특징으로 하는 방법.
  37. 제 36 항에 있어서,
    상기 제 1 층을 상기 빔에 노광하게 되면, 상기 제 1 층의 물질은 광정렬되는 것을 특징으로 하는 방법.
  38. 제 37 항에 있어서,
    상기 제 1 층의 물질의 광정렬은 상기 제 1 층의 패터닝과 동시에 일어나는 것을 특징으로 하는 방법.
  39. 제 36 항 내지 제 38 항에 있어서,
    상기 광정렬된 층과 접촉하는 정렬된 분자 구조를 갖는 제 2 유기층을 증착하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  40. 제 39 항에 있어서,
    상기 제 2 유기층은 액정 컨쥬게이션된 폴리머층인 것을 특징으로 하는 방법.
  41. 선행하는 어느 항에 있어서,
    상기 제 1 층은 상기 전기 디바이스의 상기 패터닝된 층인 것을 특징으로 하는 방법.
  42. 제 41 항에 있어서,
    상기 제 1 층은 상기 전기 디바이스의 활성층인 것을 특징으로 하는 방법.
  43. 제 1 항 내지 제 8 항 또는 제 12 항 내지 제 42 항 중의 어느 항에 있어서,
    제 2 유기 물질층의 증착 패턴이 상기 제 1 층의 패터닝에 의해 영향을 받도록 상기 제 1 층 위에 상기 제 2 유기 물질층을 증착하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  44. 제 9 항 내지 제 11 항 또는 제 43 항 중의 어느 항에 있어서,
    상기 제 2 층은 상기 전기 디바이스의 상기 패터닝된 층인 것을 특징으로 하는 방법.
  45. 제 44 항에 있어서,
    상기 제 2 층은 상기 전기 디바이스의 활성층인 것을 특징으로 하는 방법.
  46. 제 1 항 내지 제 8 항 또는 제 12 항 내지 제 42 항 중의 어느 항에 있어서,
    제 2 기판 위의 물질층을 포커싱 광빔에 노광시켜, 제 1 기판 위에 상기 물질층의 패턴을 전사시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  47. 제 46 항에 있어서,
    상기 제 2 기판 위의 상기 물질층은 상기 전기 디바이스의 상기 패터닝된 층인 것을 특징으로 하는 방법.
  48. 제 47 항에 있어서,
    상기 제 2 기판 위의 상기 물질층은 상기 전기 디바이스의 활성층인 것을 특징으로 하는 방법.
  49. 제 47 항에 있어서,
    상기 물질층은 표면 변형층인 것을 특징으로 하는 방법.
  50. 선행하는 어느 항에 있어서,
    상기 전기 디바이스는 전자 스위칭 디바이스인 것을 특징으로 하는 방법.
  51. 선행하는 어느 항에 있어서,
    상기 전자 디바이스는 박막 트랜지스터 디바이스인 것을 특징으로 하는 방법.
  52. 선행하는 어느 항에 있어서,
    상기 광빔의 일부는 상기 기판 위의 이전에 증착된 패턴에 의해 차단 또는 감쇠되어, 오직 상기 광이 차단 또는 감쇠되는 영역들 내의 상기 기판 위의 층만의 변경을 야기시키는 것을 특징으로 하는 방법.
  53. 제 1 항 내지 제 51 항 중의 어느 항에 있어서,
    상기 포커싱 광빔의 일부는 상기 기판 위의 이전에 패터닝된 제 3 층에 의해 차단 또는 감쇠되어, 오직 상기 광이 차단 또는 감쇠되는 영역들 내의 상기 기판 위의 상기 제 1 패터닝된 층만의 변경을 야기시키는 것을 특징으로 하는 방법.
  54. 제 51 항 내지 제 53 항 중의 어느 항에 있어서,
    상기 이전에 증착된 제 3 층은 상기 전자 스위칭 디바이스의 소스 및 드레인 전극들을 형성하는 것을 특징으로 하는 방법.
  55. 제 54 항에 있어서,
    상기 제 1 층은 상기 전자 스위칭 디바이스의 게이트 전극을 형성하는 것을 특징으로 하는 방법.
  56. 제 51항 내지 제 54 항중 어느 항에 있어서,
    상기 제 1층은 표면 변형층인 것을 특징으로 하는 방법.
  57. 제 56 항에 있어서,
    상기 표면 변형층에 물질을 부가적으로 증착함으로써, 그러한 부가 물질의 증착이 상기 광빔을 차단 또는 감쇠시키는 영역에 한정되도록 하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  58. 제 56 항에 있어서,
    상기 표면 변형층에 물질을 부가적으로 증착함으로써, 그러한 부가 물질의 증착이 상기 광빔을 차단 또는 감쇠시키지 않는 영역에 한정되도록 하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  59. 집적 회로를 정의하는 방법에 있어서,
    패터닝 광빔에 대해 기판을 이동시킴으로써, 상기 빔에 의해 제 1의 1차원 패턴이 상기 기판에 정의되도록 하는 것을 포함하는 집적 회로 정의 방법.
  60. 제 59 항에 있어서,
    상기 제 1의 1차원 패턴은 다른 표면 자유 에너지를 갖는 영역들로 정의되는 것을 특징으로 하는 방법.
  61. 제 60 항에 있어서,
    상기 제 1의 1차원 패턴과 일치되게 제 2 물질 패턴을 증착하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  62. 제 61 항에 있어서,
    상기 제 2 물질 패턴은 직접 프린팅 기법으로 증착되는 것을 특징으로 하는 방법.
  63. 제 62 항에 있어서,
    상기 제 2 물질 패턴은 잉크젯 프린팅으로 증착되는 것을 특징으로 하는 방법.
  64. 제 61 항에 있어서,
    상기 제 2 물질 패턴은 상기 기판을 상기 제 2 물질의 용액에 담그므로써 증착되는 것을 특징으로 하는 방법.
  65. 제 61 항 내지 제 64 항 중의 어느 항에 있어서,
    상기 제 2패턴은 실질적으로 상기 제 1의 1차원 패턴보다 더 복합적인 것을 특징으로 하는 방법.
  66. 집적 회로를 정의하는 방법으로써,
    위에 한 세트의 회로 피쳐를 갖는 기판을 패터닝 광빔에 대해 이동시킴으로써, 상기 빔에 의해 상기 회로 피쳐를 변형시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  67. 제 66 항중 어느 항에 있어서,
    상기 회로 피쳐의 변형은 상기 회로 피쳐들간의 전기 접속들을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  68. 제 66 항중 어느 항에 있어서,
    상기 회로 피쳐의 변형은 상기 회로 피쳐들간의 전기 접속들을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  69. 제 66 항에 있어서,
    상기 회로 피쳐의 변형은 트랜지스터 소자들의 어레이의 소스 및 드레인 전극들 사이에 채널들을 정의하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.
  70. 제 59 항 내지 제 69 항 중의 어느 항에 있어서,
    상기 빔은 패터닝 헤드에 의해 발생되는 것을 특징으로 하는 방법.
  71. 제 70 항에 있어서,
    상기 패터닝 헤드는 상기 직선에 수직 방향으로 이격되게 복수의 빔을 발생하며, 상기 기판을 상기 빔들로 노광하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  72. 제 59 항 내지 제 71 항 중의 어느 항에 있어서,
    상기 이동시에 상기 빔 또는 빔들을 변조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  73. 제 59 항 내지 제 72 항 중의 어느 항에 있어서,
    상기 빔 또는 빔들은 포커싱 빔인 것을 특징으로 하는 방법.
  74. 제 59 항 내지 제 73 항 중의 어느 항에 있어서,
    상기 빔 또는 빔들은 레이저 빔인 것을 특징으로 하는 방법.
  75. 제 59 항 내지 제 74 항 중의 어느 항에 있어서,
    상기 빔 또는 빔들의 폭은 10㎛ 미만인 것을 특징으로 하는 방법.
  76. 제 59 항 내지 제 75 항 중의 어느 항 있어서,
    상기 빔 또는 빔들의 폭은 1㎛ 미만인 것을 특징으로 하는 방법.
  77. 기판과 광학 판독 헤드에서의 피쳐의 상대적 정렬을 결정하는 방법 - 여기서, 상기 기판은 제 1직선과, 상기 제 1직선과 평행하게 이격된 제 2직선과, 상기 제 1직선으로부터 소정각도로 이격된 제 3 직선으로 구성되는 한 세트의 광학적으로 검출가능한 정렬 마크를 지니고, 상기 정렬마크는 상기 피쳐로부터 소정의 오프셋을 가지며 - 으로서,
    직선 스캐닝 라인으로 상기 기판에 대한 상기 판독 헤드를 스캐닝하여, 상기 제 1라인과 상기 제 2라인 간의 상기 스캐닝 라인을 따르는 거리와 상기 제 1 라인과 상기 제 3라인 간의 상기 스캐닝 라인을 따르는 거리를 결정하는 단계와; 그리고
    상기 결정된 거리들과 상기 오프셋에 의해, 상기 판독 헤드와 상기 피쳐의 상대적 위치를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  78. 제 77 항에 있어서,
    상기 판독 헤드와 상기 피쳐의 상대적 위치를 결정하는 단계는 관계식:
    에 따라 수행되며, 여기서
    α는 상기 제 2라인과 상기 제 3라인간의 각도이고.
    β는 상기 제 2라인과 상기 스캐닝 라인간의 각도이고,
    △는 상기 제 1라인의 시작점과 상기 제 1라인이 상기 스캐닝 라인과 교차하는 지점간의 상기 제 1라인을 따르는 거리이고,
    ｄ는 상기 제 1라인과 상기 제 2라인간의 수직 거리이고,
    s는 임의의 라인이 상기 제 1라인과 수직을 이루며 상기 제 1라인의 시작점을 통과하는 지점에서 상기 제 2라인과 상기 제 3라인간의 수직거리이고,
    xn및 yn은 n번째 라인이 상기 스캐닝 라인과 교차하는 지점의 데카르트 좌표계이며,
    상기 정렬 마크로부터의 상기 피쳐의 상기 소정의 오프셋은 상기 시작점으로부터의 상기 피쳐의 오프셋을 표시하는 것을 특징으로 하는 방법.
  79. 제 77 항 또는 제 78 항에 있어서,
    상기 판독 헤드에는 물질 처리 유닛이 집적된 것을 특징으로 하는 방법.
  80. 제 79 항에 있어서,
    상기 물질 처리 유닛은 증착 유닛과 광빔 발생 유닛 중 하나인 것을 특징으로 하는 방법.
  81. 제 77 항 내지 제 80 항 중의 어느 항에 있어서,
    상기 피쳐는 일반적으로 선형 피쳐인 것을 특징으로 하는 방법.
  82. 제 81 항에 있어서,
    상기 피쳐는 일반적으로 상기 제 1라인에 수직인 것을 특징으로 하는 방법.
  83. 제 77 항 내지 제 82 항 중의 어느 항에 있어서,
    상기 제 1라인, 제 2라인 및 제 3라인은 상기 기판에서의 광학 콘트라스트 변화의 적어도 하나의 선형 구역에 의해 정의되는 것을 특징으로 하는 방법.
  84. 대응하는 정렬 마크를 각각 갖는 피쳐들의 어레이를 포함하는 기판에 전자 회로 소자를 제조하는 방법으로서,
    상기 기판에서의 상기 피쳐들중 적어도 2개에 관하여 국부적 등록단계를 수행하는 단계를 포함하며;
    각 국부적 등록 단계는 상기 피쳐에 대응하는 정렬 마크를 가로질러 직선으로 판독 헤드를 스캐닝함으로써, 물질 처리 유닛에 대한 상기 각 피쳐의 상대적 위치를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  85. 제 84 항에 있어서,
    상기 물질 처리 유닛과 상기 판독 헤드사이에, 고정된 공간 관계가 존재하는 것을 특징으로 하는 방법.
  86. 제 85 항에 있어서,
    상기 판독 헤드는 상기 물질 처리 유닛과 일체로 된 것을 특징으로 하는 방법.
  87. 제 84 항 내지 제 86 항 중의 어느 항에 있어서,
    상기 각 국부적 등록 단계 다음에, 상기 물질 처리 유닛으로부터의 물질을 상기 기판에 증착하는 물질 증착 단계가 후속되는 것을 특징으로 하는 방법.
  88. 제 84 항 내지 제 87 항 중의 어느 항에 있어서,
    상기 각 국부적 등록 단계 다음에, 상기 기판상의 물질을 상기 물질 처리 유닛으로 처리하는 단계가 후속되는 것을 특징으로 하는 방법.
  89. 제 87 항 또는 제 88 항에 있어서,
    상기 물질은 상기 각 정렬 마크로부터 소정 공간 오프셋되어 증착 또는 처리되는 것을 특징으로 하는 방법.
  90. 제 77 항 내지 제 89 항 중의 어느 항에 있어서,
    상기 기판은 유연한 기판인 것을 특징으로 하는 방법.
  91. 제 79 항 내지 제 90 항 중의 어느 항에 있어서,
    상기 물질 처리 유닛은 잉크젯 프린팅 헤드인 것을 특징으로 하는 방법.
  92. 제 77 항 내지 제 91 항 중의 어느 항에 있어서,
    상기 정렬 마크는 제 1직선과, 상기 제 1직선과 평행하게 이격된 제 2직선과, 상기 제 1직선으로부터 소정 각도로 이격된 제 3직선으로 구성되고, 상기 정렬 마크는 상기 피쳐로부터 소정의 오프셋을 가지며, 상기 등록 처리는 상기 판독 헤드에 의한 일련의 광학 신호의 검출을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
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